Los experimentos de comportamiento estándar para investigar el comportamiento en animales de laboratorio populares solo imitan de manera incompleta las condiciones naturales. Por lo tanto, la comprensión del comportamiento y la función cerebral es limitada. La realidad virtual ayuda a generar un entorno experimental más natural pero requiere la inmovilización del animal, lo que interrumpe la experiencia sensoriomotora ycausando respuestas neuronales y de comportamiento alteradas. Los investigadores ahora han desarrollado un sistema de realidad virtual para mover animales libremente para superar la mayoría de estas limitaciones.
Del comportamiento a la función cerebral
Una persona ve a otra persona y, según el contexto, pueden tener lugar interacciones muy diferentes. El resultado final después de la experiencia visual inicial es el resultado de interacciones complejas de neuronas en diferentes regiones del cerebro, procesos que todavía se comprenden muy poco. EstudiarSegún la base neuronal del comportamiento subyacente, los científicos han desarrollado una amplia gama de técnicas, la mayoría de las cuales requieren la inmovilización parcial o total del animal. Esto restringe la entrada sensorial y la retroalimentación y, en última instancia, cambia las respuestas neuronales y conductuales. Además, imita las condiciones naturalesen un laboratorio es difícil
Un mundo tridimensional, reactivo, controlado por computadora para mover animales
Los grupos de Andrew Straw en la Universidad de Friburgo un ex compañero de IMP y Kristin Tessmar-Raible en el MFPL ahora han presentado un sistema llamado "FreemoVR" en Métodos de la naturaleza , que supera la mayoría de estos obstáculos al sumergir a un animal que se mueve libremente en un mundo reactivo y tridimensional controlado por una computadora. FreemoVR permite al experimentador controlar la experiencia visual del animal, mientras mantiene la retroalimentación natural para sus sentidos táctiles.Para hacerlo, los científicos construyeron arenas de comportamiento cuyas paredes o pisos eran pantallas de computadora, incluidas superficies de proyección con formas arbitrarias. Usando la tecnología de los juegos de computadora, el animal podía explorar el entorno de realidad virtual en estas arenas desde su propia perspectiva mientras caminaba, volaba o nadaba.
"Queríamos crear una holodeck para animales para que experimenten un entorno reactivo e inmersivo bajo el control de la computadora para que podamos realizar experimentos que revelen cómo ven los objetos, el entorno y otros animales", dice Andrew Straw,líder en el desarrollo de FreemoVR.
Aplicaciones de FreemoVR en peces, moscas y ratones
Para validar la capacidad de FreemoVR de provocar respuestas de objetos naturalistas, los investigadores investigaron la reacción de pez cebra nadando libremente y moscas voladoras libres a un poste vertical vertical y probaron ratones caminando libremente, que mostraron tener el mismo miedo a las alturas en una elevación real y virtuallaberinto.
Usando FreemoVR, los equipos encontraron diferencias de comportamiento previamente desapercibidas entre un tipo salvaje y una cepa mutante de pez cebra, mostrando la sensibilidad del sistema. Los científicos exploraron las reglas que gobiernan las interacciones sociales del pez cebra real con las virtuales y descubrieron que el posible líderFish minimiza el riesgo de perder seguidores al equilibrar su preferencia interna por una dirección de nado con la capacidad de respuesta social del pez subordinado.
Direcciones futuras
Estudiar y manipular el comportamiento en organismos menos complejos como peces o moscas, pero también en otros más complejos como ratones e incluso humanos es una forma popular entre los neurocientíficos para deducir información sobre la función cerebral. "Estoy particularmente entusiasmado con la posibilidad de imitar más complejos, entornos naturalistas y probar funciones cerebrales más avanzadas en medaka y pez cebra. Nos ayudará a comprender mejor las funciones cerebrales y hasta qué punto podemos usar estos vertebrados diurnos como modelos para el mal funcionamiento neuropsicológico ", dice la científica del MFPL Kristin Tessmar-Raible, quiendirigió la mayor parte del trabajo de los peces.
En el futuro, los diferentes equipos esperan usar FreemoVR para obtener información sobre la función cerebral de comportamientos de alto nivel como la navegación, para comprender mejor la causalidad en el comportamiento colectivo de los grupos sociales y, a la larga, estudiar los mecanismos de comportamientobajo condiciones en las cuales el cerebro evolucionó para operar.
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Materiales proporcionados por Universidad de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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